25年的恒星物理学疑难

25年的恒星物理学疑难

1998年，《自然》刊发了一篇开创性的论文，结论是太阳光偏振信号意味着太阳色球层(太阳大气层的一个重要层)实际上是没有磁场的，这与普遍看法截然相反。这一问题激发了实验和理论研究，但这些实验和调查不但没有提供解决方案，反而提出了新的问题，甚至导致一些科学家质疑物质-辐射相互作用的量子理论。

今天，Istituto Ricerche Solari (IRSOL)(隶属于USI意大利科技大学)和Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)的研究人员已经找到了这个耐人寻味的疑难的答案，为大口径太阳望远镜探索难以捉摸的太阳色球层磁场的新时代打开了一扇新窗口。他们的发现发表在《物理评论快报》上。

25年前，在用苏黎世联邦理工学院开发的新仪器苏黎世成像偏振仪(ZIMPOL)分析太阳光的偏振时发现了一个神秘的信号——该仪器后来被安装在IRSOL。神秘的线性偏振信号由散射过程产生，出现在中性钠线(所谓的D1线)的波长处，根据量子力学，那里不应该有这种散射偏振。因此，这个信号是完全出乎意料的，它立即引起了激烈的科学辩论。

两年后，《自然》杂志发表了一个解释，暗示太阳大气层中被称为色球层的部分完全没有被磁化，这显然与既定的结果相矛盾；研究人员认为，(在太阳黑子之外)这一区域被高斯范围内的磁场所弥漫。这一问题多年来一直挑逗着恒星物理学家，甚至导致一些科学家开始质疑现有的物质-辐射互动的量子理论。

现在，在《物理评论快报》刊发的论文里，Ernest Alsina Ballester(IRSOL，IAC)、Luca Belluzzi(IRSOL)和Javier Trujillo Bueno(IAC)展示了一个引人入胜解决方案。位于洛迦诺-蒙蒂的Istituto Ricerche Solari(IRSOL)(隶属于USI意大利国立大学)和位于特内里费岛的加那利群岛天文学研究所(IAC)的POLMAG小组之间密切合作，花了三年时间，实现了有史以来最先进的太阳D1线极化理论建模。

研究人员解释说：”这一结论具有非常重大的后果。像在钠的D1线中观察到的散射偏振信号是非常有趣的，因为它们编码了太阳色球层中存在的难以捉摸的磁场的独特信息。太阳大气层的这一关键界面层，位于底层较冷的光球和上层数百万度的日冕之间，是恒星物理学中几个持久核心领域之一。把它弄明白有助于预测太阳活动。众所周知，磁场是太阳色球层壮观动态活动的主要驱动力，但我们对其强度和几何形状的经验知识在很大程度上仍不令人满意。太阳D1线极化这一长期存在的悖论的解决，证明了目前光谱线极化的量子理论的有效性，并为在目前大口径太阳望远镜的新时代探索太阳大气层的磁性打开了一个新的窗口。”

*什么意思？就是意大利人构建了一个模型，在模型里，既能保证出现观察到的信号，又不至于取消色球层的磁场。

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